包含非均匀光导单元的集成背光单元的制作方法_2

文档序号:9614082阅读:来源:国知局
一示范性集成背光单元100,其包含发光装置组合件30、光导单元60和衬底200。衬底200可为绝缘体衬底、半导体衬底、导电衬底或其组合或堆叠,且可由可对发光装置组合件提供结构支撑的任何硬性结构替换。衬底200可为任选组件。
[0041]发光装置组合件30可包含具有在其中界定空隙132的形状的支撑件(117、102、104)。空隙132为具有朝向一侧的开口 119的空腔。在一个实施例中,空隙132可具有接近所述侧处的开口 119的均匀宽度,且可具有与待嵌入于支撑件(117、102、104)内的发光装置110的数目一样多的数目个远离开口 119的空腔延伸。交替地,如果捆绑多个发光装置110作为丛集,那么空腔延伸的数目可与发光装置110的丛集的数目相同。又交替地,在发光装置110在空隙132内相互侧向接触之情况下,可合并空腔延伸。
[0042]在一个实施例中,空隙132的接近开口 119的部分可含有实质上矩形空腔,其具有均匀宽度。在另一实施例中,空隙132的接近开口 119的部分可为波纹状,使得光导单元60可按精确对准插入到空隙中。可调整空隙132的形状以适应至少一个发光装置110中的每一者的类型、形状和本质。在说明性实例中,空隙132可包含具有狭缝形状、圆柱形形状、圆锥形形状、多面体形状、锥体形状或容纳至少一个发光装置110的嵌入的任何三维曲线形状的部分,以容纳在至少一个发光装置110中的每一者与空隙空隙的开口 119之间的光路,和容纳光导单元60的一部分到空隙132内的插入。
[0043]源侧反射性材料层116可形成于空隙132的侧壁的至少一部分上。源侧反射性材料层116可为例如银或铝的光反射材料的层。在一个实施例中,源侧反射性材料层116可形成为涂层。
[0044]支撑件(117、102、104)可包含到至少一个发光装置110中的每一者的引线结构102,其可为模制引线框、电路板或可容下电力供应器布线的任何结构。另外,支撑件(117、102,104)可包含提供从引线结构102到至少一个发光装置110的各种节点的电连接的引线104。支撑件(117、102、104)可进一步包含囊封基质117,其可经模制以在其中形成空隙132。在一个实施例中,囊封基质117可为塑料材料或由不透明材料或光学透明材料制成的聚合物LED封装。如本文中所使用,“光学透明材料”指在从至少一个发光装置110发射的光的波长下至少50%透射性的燃料。如本文中所使用,“不透明材料,,指并非光学透明材料的任何材料。可按需要提供用于囊封基质117的外壳(未图示)。
[0045]至少一个发光装置110中的每一者可插入到空隙132中且嵌入于支撑件(117、102、104)内,使得至少一个发光装置110和电活性节点接触引线104。每一发光装置110可按用于结合或附接的任何合适技术(例如,倒装芯片结合或导线结合)电连接到引线104。在一个实施例中,至少一个发光装置110中的每一者可包含一或多个发光半导体元件(例如,红、绿和蓝发射LED ;蓝LED、绿LED和覆盖有红发射磷光体的蓝LED ;或蓝LED、绿LED和覆盖有黄发射磷光体的蓝发射LED)。
[0046]在一个实施例中,至少一个发光装置110可包含白光发射LED(例如,覆盖有黄发射磷光体的蓝LED,其一起显得对观测者发射白光)或多个紧密间隔LED (例如,发射红光、绿光和蓝光的一组紧密间隔LED ;包含蓝LED、绿LED和覆盖有红发射磷光体的蓝LED的一组紧密间隔LED ;或包含蓝LED、绿LED和覆盖有黄发射磷光体的蓝LED的一组紧密间隔LED)。
[0047]任何合适LED结构可用于至少一个发光装置110中的每一者。在实施例中,LED可为基于纳米线的LED。纳米线LED通常基于一或多个pn或pin接面。每一奈米线可包括第一导电类型(例如,掺杂的η型)纳米线核心和围封的第二传导类型(例如,掺杂的ρ型)壳以用于形成pn或pin接面,该接面在操作中为光产生提供活性区。核心与壳之间的中间活性区可包括单一内部或轻掺杂的(例如,掺杂级别在1016cm3以下)半导体层或一或多个量子井,例如,包括不同带隙的多个半导体层的3到10个量子井。纳米线通常按阵列(包括数百、数千、数万或更多个纳米线)并排排列在支撑衬底上以形成LED结构。纳米线可包括多种半导体材料,例如,πι-v半导体及/或III氮化物半导体,且合适材料包含(不限于)GaAs、InAs、Ge、ZnO、InN、GalnN、GaN、AlGalnN、BN、InP、InAsP、GalnP、InGaP:S1、InGaP:Zn、GalnAs、AllnP、GaAlInP、GaAlInAsP、GalnSb、InSb、AIN、GaP 和 Si。支撑衬底可包含(不限于)111-¥或11-¥1半导体、31、66 31203、51(:、石英和玻璃。关于纳米线LED和制造的方法的另外细节论述于(例如)美国专利第7,396,696号、第7,335,908号和第7,829,443 号、PCT 公开案第 W02010014032 号、第 W02008048704 号和第 W02007102781 号中和瑞典专利申请案SE 1050700-2中,其皆被以引用的方式全部并入本文中。
[0048]替代地,替代纳米线LED,或除了纳米线LED之外,亦可使用块体(即,平面层类型)LED。此外,虽然无机半导体纳米线或块体发光二极管是优选的,但可替代地使用任何其它发光装置,例如,激光、有机发光二极管(0LED)(包含基于小分子、聚合物和/或磷光化合物的0LED)、发光电化学电池(LEC)、静默变化、荧光、阴极致发光、电子刺激发光(ESL)、电阻性灯丝白炽、卤素白炽和/或气体放电发光装置。每一发光装置110可发射任何合适辐射波长(例如,峰值或频带),例如,可见光辐射。
[0049]任选地,光学透明囊封部分112可在空隙132内形成于至少一个发光装置110中的每一者上。另外,光学发射器114可按需要形成于每一光学透明囊封部分112上或至少一个光学透明囊封部分112中的每一者上。可用于光学透明囊封部分112或光学发射器114的各种材料为所属领域中已知的。
[0050]囊封基质117和光学透明囊封部分112中的每一者可在从至少一个发光装置110发射的光的波长下至少80%透射性。在一个实施例中,囊封基质117和光学透明囊封部分112中的每一者可在从至少一个发光装置110发射的光的波长下为80%到99%透射性。在一个实施例中,囊封基质117和光学透明囊封部分112中的每一者可在可见波长范围上为80%到99%透射性。在说明性实例中,用于囊封基质117和光学透明囊封部分112的材料可独立地选自聚硅氧、丙烯酸聚合物(例如,聚(甲基丙烯酸甲酯)(“PMMA”))和环氧树月旨。至少一个光学发射器114(如果存在)可包含与聚硅氧、聚合物和/或环氧树脂混合的磷光体或染料材料。在一个实施例中,可用如所属领域中已知的光棒取代本发明的发光装置组合件30。
[0051]光导单元60包含多个提取特征129,其经配置以从至少一个发光装置110反射或散射光。多个光提取特征129将光反射或散射到光导单元60的前侧。反射或散射来自至少一个发光装置110的光所沿着的大体方向在图2中由三个指向上的箭头说明。
[0052]在一个实施例中,光导单元60可包含光导板120,其可为具有实质上均匀厚度的光学透明板。在一个实施例中,多个提取特征129可位于一个表面上或光导板120内。在一个实施例中,多个提取特征129可在光导板120的底表面上为几何特征。几何特征可包含(例如)在光导板120的底表面上的突起部和/或凹陷。在一个实施例中,几何特征中的每一者可具有(例如)棱柱形状、锥体形状、柱状形状、圆锥形形状或其组合。几何特征可为不相互邻接的离散特征,或可相互邻接以形成相邻结构。在一个实施例中,每一几何特征沿着光线的初始方向的方向的尺寸可在从发射自至少一个发光装置110的光的波长的1/4到发射自至少一个发光装置110的光的波长的约100倍的范围中,但也可使用更小或更大尺寸。
[0053]多个提取特征129可为光导板120的表面上的印刷几何特征以影响在光导板120内行进的光子的提取和透射。印刷特征可经优化以吸收、反射或部分反射且吸收来自至少一个发光装置110的光子。印刷几何特征中的至少一者可具有选自长方体形状、曲线形状、多边形形状和弯曲形状的形状,且可经优化以从光导板120的表面获得所要的光学发射图案。喷墨、打印或其它合适图案转印工艺可形成提取特征129的所要的几何特征。合适的基于聚合物或基于溶剂的载剂可将用于多个提取特征129的所要的材料传递到光导板120的表面。多个提取特征129的传递的材料可为吸收性、反射性或部分透射性。
[0054]光导单元60可进一步包含背面光反射层118,其为定位于光导板120的底侧上的光反射层。背面光反射层118充当位于光导板120下的背板,且将光从至少一个发光装置100反射到光导单元60的前侧。背面光反射层118可为例如银或铝的光反射材料的层,或在柔性或非柔性层上的光反射材料的涂层。在一个实施例中,背面光反射层118可包含例如金属的热传导材料。在一个实施例中,导热层210可提供于背面光反射层118与衬底200之间以促进从背面光反射层118到衬底200的热传递,使得避免背面光反射层118的过热。
[0055]可将光导单元60插入到空隙132中,或可将其边缘紧靠着空隙132的开口 119定位,使得光导单元60在插入到空隙132内后光学耦接至至少一个发光装置110。虽然将光导单元60插入到空隙132中的配置说明于图1和2中,但本发明可为以任一方式按将光导单元60邻近空隙132放置的配置的实践,其限制性条件为提供至少一个发光装置110与光导单元60之间的光学耦合。大体上,光导单元60的至少一远端部分延伸到空隙132外。
[0056]在一个实施例中,光导单元60的第一部分可被灵活地定位在空隙132内,且光导单元60的第二部分延伸到空隙132外。在一个实施例中,光导单元60第二部分第二部分可伸出空隙132外。光导单元60的第一部分在本文中被称作光导单元60的近端部分,且光导单元60的第二部分在本文中被称作光导单元60的远端部分。
[0057]根据本发明的实施例,多个提取特征129的图案和形状经选择,使得多个提取特征129间的最近邻距离不均匀且随着距至少一个发光装置110的距离的增大而单调减小。在一个实施例中,多个提取特征1
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